JP6074734B2

JP6074734B2 - 半導体製造装置用吸着ヘッドおよびその製造方法、ならびに半導体装置の吸着方法

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Publication number: JP6074734B2
Application number: JP2012181150A
Authority: JP
Inventors: 修治安藤
Original assignee: Apic Yamada Corp
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Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2017-02-08
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Description

本発明は、半導体製造装置用吸着ヘッド（以下、吸着ヘッドともいう。）およびその製造技術に関し、特に、半導体製造装置内の各処理機構間で半導体装置（半導体チップやこれを実装した半導体パッケージをいう。）を搬送する搬送機構に設けられる吸着ヘッドに適用して有効な技術に関する。

特開２０００−２６９２３９号公報（特許文献１）には、吸着コレット（本願の吸着ヘッドに対応する。）を用いて、ＩＣチップ（本願の半導体チップに対応する。）を搬送する技術が記載されている。例えば、特許文献１（明細書段落［００２６］、図６）には、吸着コレットの下端部がＩＣチップのバンプと接触した状態で、ＩＣチップを吸引、保持する技術が記載されている。

特開２００５−３４７４２１号公報（特許文献２）には、吸着ヘッドを用いて、ワークや半導体装置を搬送するなどの技術が記載されている。例えば、特許文献２（明細書段落［００４８］、図８）には、半導体装置に当接し、該半導体装置を保持した状態で吸着ヘッドを上昇させることによって、半導体装置をピックアップする技術が記載されている。

特開２０００−２６９２３９号公報特開２００５−３４７４２１号公報

電子機器の小型化、薄型化に伴い、電子機器に搭載される半導体装置においても、小型化、薄型化が要求されている。このため、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型の半導体装置では、基体（ＢＧＡ基板）上にグリッド状に配置されるボールが基体の端部近傍（外周側）にまで配置されるようになってきている。また、例えば、多数の電子部品（チップ部品）が配線基板上に実装される半導体装置では、電子部品が配線基板の端部近傍にまで配置されるようになってきている。このように半導体装置では、基体上のボールや電子部品などの実装部品の実装密度を高めて小型化が図られている。

小型化されたＢＧＡ型の半導体装置（以下、ＢＧＡともいう。）を、吸着ヘッドを用いて吸着（ピックアップ）して搬送する際に、以下のような不具合が生じることを本発明者は見出した。図８は、本発明者が見出した不具合を説明するための図であり、ワークとしてのＢＧＡ１００を吸着する吸着ヘッド１１０を垂直断面で示している。

図８に示すように、吸着ヘッド１１０の先端には、ＢＧＡ基板１０１上に配置されたはんだボール１０２のボールエリア全体を覆う吸着凹部１１１が形成されている。また、ヘッド１１０には、吸着凹部１１１の底部と連通する連通孔１１２が形成されている。このような吸着ヘッド１１０は、吸着凹部１１１ですべてのはんだボール１０２を覆い、吸着ヘッド１１０の先端がＢＧＡ基板１０１の端部近傍側基板面と当接して密閉したような状態を形成して、図示しない吸着装置によって連通孔１１２を介してＢＧＡ１００を吸着する。

しかしながら、例えば、ＢＧＡ基板１０１の端部近傍にまではんだボール１０２を配置した小型化されたＢＧＡ１００を吸着しようとしたとき、以下のような問題が生じてしまう。すなわち、ＢＧＡ基板１０１の端部近傍に吸着ヘッド１１０の当接領域が狭いと、例えば、はんだボール１０２と吸着ヘッド１１０の先端（吸着凹部１１１の縁部）が干渉し、密閉状態（真空チャンバ）を形成できないため、ＢＧＡ１００を吸着保持できない場合がある。なお、小型化されたＢＧＡ１００によっては、吸着ヘッド１１０の先端がＢＧＡ基板１０１と当接することすらできず、吸着保持されない場合もある。

これとは別に、特許文献１の技術のように、吸着ヘッド１１０の先端をはんだボール１０２に当接しながらＢＧＡ１００を吸着しようとした場合、はんだボール１０２間で吸引漏れ（真空漏れ）が発生するため、ＢＧＡ１００を吸着保持できない場合がある。そこで、吸引漏れを低減するために、吸着ヘッド１１０をスポンジで構成し、はんだボール１０２間でスポンジとの密着性を向上させることが考えられる。しかしながら、ボールサイズが大きくなったり、ボール配置のピッチが大きくなったりすると、やはり吸引漏れが発生するため、ＢＧＡ１００を吸着保持できないおそれも考えられる。

本発明の目的は、基板の端部近傍にまで実装部品が実装された半導体装置であっても、吸着保持することのできる半導体製造装置用吸着ヘッドを提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施形態における半導体製造装置用吸着ヘッドは、基板上に複数のはんだボールがグリッド状に実装された半導体装置を吸着する半導体製造装置用吸着ヘッドであって、前記半導体装置を吸着する側に設けられる吸着シートと、前記吸着シートと重ねられ、内部空間が設けられた吸着治具とを備え、前記吸着シートは、前記吸着治具より弾性力が高く、前記吸着シートには、前記はんだボールよりも径が小さく、前記複数のはんだボールのピッチ配置に対応するピッチ配置で、厚さ方向に貫通する複数のシート孔が前記複数のはんだボールの数量以下で形成され、前記吸着治具には、前記複数のシート孔のそれぞれと連通し、前記内部空間と連通する複数の治具孔が形成され、前記複数のはんだボールが前記複数のシート孔を塞いで前記複数のシート孔および前記複数の治具孔と通じる前記内部空間が吸引装置で吸引されて、前記半導体装置が吸着されることを特徴とする。

これによれば、基板の端部近傍に半導体製造装置用吸着ヘッドの当接領域が確保できないような、はんだボールの実装密度が高い半導体装置であっても、シート孔を塞いではんだボールを吸引することで、該半導体装置を吸着保持することができる。また、シート孔内にはんだボールの進入が防止され、半導体製造装置用吸着ヘッドからの半導体装置の吸着解除（離隔）も容易に行うことができる。また、半導体製造装置用吸着ヘッドが、基板に接触しなくなるため、基板表面の損傷、汚れの発生を防止することができる。

例えば、半導体製造装置において、ＢＧＡ（半導体装置）の対象範囲を拡げることができる。具体的には、個々のはんだボール（実装部品）を吸引することで、ＢＧＡを吸着保持することができ、モールド工程後のダイシング工程に搬送することができる。

また、本発明の他の実施形態における半導体製造装置用吸着ヘッドにおいて、前記吸着シートには、前記複数のシート孔がまとまって吸着エリアが形成され、更に該吸着エリアどうしがマトリクス配置され、前記吸着治具には、マトリクス配置された前記吸着エリアの各前記シート孔と連通する前記治具孔が各々形成され、複数の前記半導体装置が、マトリクス配置された前記吸着エリアのそれぞれで吸着されることを特徴とする。これによれば、多数個取り用の複数の半導体装置を一括で吸着保持することができる。

また、本発明の他の実施形態における半導体製造装置用吸着ヘッドにおいて、前記吸着シートは、ゴムまたはスポンジから構成されることを特徴とする。このように、吸着シートをゴムまたはスポンジなどの低硬度素材とすると、実装部品の大きさのばらつき、平坦度、また基板の反りがあっても吸着保持することができる。また、吸着シートにクッション性をもたせることで、半導体製造装置用吸着ヘッドに衝撃吸収機構などの他の機構をあえて設ける必要がなくなる。すなわち、半導体製造装置用吸着ヘッドが用いられる半導体製造装置への適応において、設備の改造をする必要がなくなる。

また、本発明の他の実施形態における半導体製造装置用吸着ヘッドにおいて、前記シート孔の径が、前記治具孔の径よりも小さいことを特徴とする。これによれば、吸引経路の抵抗が考慮され、半導体製造装置用吸着ヘッドは実装部品を吸引しやすくなる。

また、本発明の一実施形態における半導体製造装置用吸着ヘッドの製造方法は、（ａ）吸着シートに、所定のピッチ配置となるように、厚さ方向に貫通する複数のシート孔を形成する工程と、（ｂ）内部空間が設けられた吸着治具に、前記シート孔と同等の配置となるように、前記内部空間の底部で厚さ方向に貫通する複数の治具孔を形成する工程と、（ｃ）前記複数の治具孔に複数のピンを差し込み、更に該複数のピンをそのまま前記複数のシート孔に差し込んで前記吸着治具と前記吸着シートの位置決めをした後、前記吸着治具に前記吸着シートを貼り付ける工程とを含むことを特徴とする。

これによれば、基板の端部近傍にまで実装部品が実装された半導体装置を吸着保持することのできる半導体製造装置用吸着ヘッドを提供することができる。

また、本発明の他の実施形態における半導体製造装置用吸着ヘッドの製造方法において、前記（ｃ）工程は、前記複数のピンのうち、第１ピンが他の第２ピンよりも長いものを用い、（ｃ１）前記第１ピンを前記治具の配置中央の前記治具孔および前記吸着シートの配置中央の前記シート孔に差し込んで、前記吸着治具と前記吸着シートの中央の位置決めをする工程と、（ｃ２）前記第１ピンを軸にして前記吸着治具と前記吸着シートを相対的に回動させながら、前記第２ピンを前記治具の配置外周の前記治具孔および前記吸着シートの配置外周の前記シート孔に差し込んで、前記吸着治具と前記吸着シートの全体の位置決めをする工程とを含むことを特徴とする。

これによれば、実装密度が高い複数の実装部品に対応するシート孔と治具孔との位置合わせを容易に行うことができる。

また、本発明の一実施形態における半導体装置の吸着方法は、半導体製造装置用吸着ヘッドを用いて基板上に複数のはんだボールがグリッド状に実装された半導体装置を吸着する半導体装置の吸着方法であって、前記半導体製造装置用吸着ヘッドは、前記半導体装置を吸着する側に設けられる吸着シートと、前記吸着シートと重ねられ、内部空間が設けられた吸着治具とを備え、前記吸着シートは、前記吸着治具より弾性力が高く、前記吸着シートには、前記はんだボールよりも径が小さく、前記複数のはんだボールのピッチ配置に対応するピッチ配置で、厚さ方向に貫通する複数のシート孔が前記複数のはんだボールの数量以下で形成され、前記吸着治具には、前記複数のシート孔のそれぞれと連通し、前記内部空間と連通する複数の治具孔が形成され、（ａ）前記シート孔を前記複数のはんだボールで塞ぐように、前記複数のはんだボールに前記吸着シートを当接させる工程と、（ｂ）前記シート孔および前記治具孔と通じる前記内部空間を吸引装置で吸引して減圧空間を形成して、前記複数のはんだボールを介して前記半導体装置を吸着する工程とを含むことを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。本発明の一実施形態によれば、基板の端部近傍にまで実装部品が実装された半導体装置であっても、吸着保持することのできる半導体製造装置用吸着ヘッドを提供することができる。

本発明の実施形態１における半導体製造装置用吸着ヘッドを模式的に示す断面図である。本発明の実施形態２における半導体製造装置用吸着ヘッドを模式的に示す断面図である。図２に示す吸着シートの説明図であり、（ａ）は模式的断面図、（ｂ）は模式的平面図である。図２に示す吸着治具の説明図であり、（ａ）は模式的断面図、（ｂ）は模式的平面図である。ピンを用いた図２に示す半導体製造装置用吸着ヘッドの製造方法を説明するための図である。図５に示すピンの変形例であり、（ａ）は模式的断面図、（ｂ）は模式的平面図である。本発明の実施形態３におけるピンを用いた半導体製造装置用吸着ヘッドの製造方法を説明するための図である。本発明者が検討した半導体製造装置用吸着ヘッドを模式的に示す断面図である。

以下の本発明に係る実施形態では、必要な場合に複数のセクションなどに分けて説明するが、原則、それらはお互いに無関係ではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細などの関係にある。このため、全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

また、構成要素の数（個数、数値、量、範囲などを含む）については、特に明示した場合や原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。また、構成要素などの形状に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。

［実施形態１］
本発明の実施形態における吸着ヘッドは、ダイシング装置、樹脂モールド装置などの半導体製造装置内の各処理機構間で半導体装置を搬送する搬送機構に設けられるものである。図１に、本実施形態における搬送機構の要部である吸着ヘッド１０の断面を示す。この図１では、１つの吸着ヘッド１０が１つのワークであるＢＧＡ１００（半導体装置）を吸着保持している状態を示している。ＢＧＡ１００では、実装したＢＧＡ基板１０１上に複数のはんだボール１０２（実装部品）がグリッド状（マトリクス状）に配置して実装されている。このはんだボール１０２は、ＢＧＡ１００の外部接続端子となり、ＢＧＡ基板１０１の内部に実装されている半導体チップなどの電子部品と電気的に接続されている。

吸着ヘッド１０は、ＢＧＡ１００を吸着する側に設けられる吸着シート１１と、吸着シート１１と重ねられ、内部空間１２ｄが設けられた吸着治具１２とを備えている。吸着治具１２が有する固定面１２ａに、吸着シート１１の一方の面１１ａが両面テープや接着剤などの接続部材（図示せず）によって貼り付けて固定されている。

吸着シート１１には、吸着治具１２よりも弾性力が高いものを用いている。吸着シート１１は、例えばゴムまたはスポンジから構成される。ゴム材としては、例えば、天然ゴム、合成ゴム、エラストマー、ウレタンなどがあげられる。また、スポンジ材として、合成樹脂などの独泡スポンジがあげられる。後述するが、吸着シート１１は、その弾性力によって、はんだボール１０２の形状に合わせて変形する。

一方、吸着治具１２は、例えば金属から構成される。吸着治具１２が金属で構成されることで、例えば、搬送機構本体側の固定部１３（例えば、吸着治具１２と同じ金属から構成される。）と吸着治具１２とがボルト止めできることとなり、固定部１３に容易に吸着ヘッド１０を組み付ける（固定する）ことができる。

吸着シート１１には、一方の面１１ａから反対側の他方の面１１ｂに、厚さ方向に貫通する複数のシート孔１１ｃ（吸着孔）が、孔開け加工によって形成されている。また、複数のシート孔１１ｃは、ＢＧＡ１００のはんだボール１０２と同等の配置に形成されている。例えば、吸着シート１１の面１１ａに吸着治具１２との固定用に両面テープが一様に設けられている場合、両面テープの剥離紙で剛性（強度）を保ちつつ、ウォータージェット加工でシート孔１１ｃを形成することができる。

吸着治具１２は、内部空間１２ｄを有するように枡状に形成されており、その内部空間１２ｄの底部、すなわち内底面１２ｂから固定面１２ａ（外底面）に、孔開け加工によって厚さ方向に貫通する複数の治具孔１２ｃ（吸着孔）が形成されている。

複数の治具孔１２ｃは、吸着治具１２に吸着シート１１が固定された際に、それぞれが吸着シート１１の複数のシート孔１１ｃと連通するように形成されている。また、複数の治具孔１２ｃは、枡状の吸着治具１２の内部空間１２ｄと連通することとなる。この内部空間１２ｄは、シート孔１１ｃと治具孔１２ｃが連通してはんだボール１０２を吸引するための、減圧空間として構成される。ここで、吸着ヘッド１０では、吸引経路の抵抗を考慮し、吸着シート１１のシート孔１１ｃの径が、治具孔１２ｃの径よりも小さい。これにより、はんだボール１０２を吸引しやすくしている。なお、筒状体の固定部１３の内部空間には、例えば、図示しない真空ポンプなどの吸着装置からの吸引経路が接続され、この固定部１３の内部空間も減圧空間（真空チャンバ）として構成される。

このように構成される吸着ヘッド１０では、はんだボール１０２がシート孔１１ｃを塞いでシート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃと通じる内部空間１２ｄが吸引装置で吸引されて、ＢＧＡ１００が吸着される。このような吸着ヘッド１０の使用方法（ＢＧＡ１００の吸着方法）によれば、ＢＧＡ基板１０１の端部近傍に吸着ヘッド１０の当接領域が確保できないような、ＢＧＡ基板１０１上のはんだボール１０２の実装密度が高いＢＧＡ１００であっても、吸着保持することができる。

また、吸着シート１１をゴムまたはスポンジなどの低硬度素材とすることで、はんだボール１０２の大きさのばらつき、平坦度、また基板の反りがあっても確実に吸着保持することができる。また、吸着シート１１にクッション性をもたせることで、吸着ヘッド１０やこれを備えた搬送機構に衝撃吸収機構などの他の機構をあえて設ける必要がなくなる。すなわち、吸着ヘッド１０が用いられるＢＧＡ１００への適応において、設備の改造をする必要がなくなる。

また、はんだボール１０２の径よりシート孔１１ｃの径を小さくすることで、シート孔１１ｃ内にはんだボール１０２が進入するのを防止できる。例えば、はんだボール１２の径が０．８ｍｍに対して、シート孔１１ｃの径を０．４ｍｍとする。このため、シート孔１１ｃ内にはんだボール１０２が進入せず、吸着ヘッド１０からのＢＧＡ１００の吸着解除（離隔）も容易に行うことができる。また、吸着ヘッド１０が、ＢＧＡ基板１０１に接触しなくなるため、基板表面の損傷、汚れの発生を防止することができる。特に、大径のはんだボール１０２を有するＢＧＡ１００の場合、有効に用いることができる。

なお、吸着ヘッド１０では、ある位置のシート孔１１ｃまたは治具孔１２ｃの少なくともいずれか一方を形成しない構成とすることもできる。これによれば、ＢＧＡ基板１０１の反りが大きい場合のように、すべてのはんだボール１０２を吸引せずに反りの影響の少ない部分に限定し、個別にはんだボール１０２を吸引してＢＧＡ１００を吸着することができる。

［実施形態２］
前記実施形態１では、１つのＢＧＡ１００を吸着保持する吸着ヘッド１０について説明した。本実施形態では、複数のＢＧＡ１００を一括で吸着保持する吸着ヘッド１０Ａについて図面を説明する。図２に、本実施形態における吸着ヘッド１０Ａの断面を示す。また、図３（ａ）に、吸着シート１１Ａの断面、図３（ｂ）に吸着シート１１Ａの平面を示す。また、図４（ａ）に、吸着治具１２Ａの断面、図４（ｂ）に吸着治具１２Ａの平面を示す。

吸着ヘッド１０Ａは、ＢＧＡ１００を吸着する側に設けられる吸着シート１１Ａと、吸着シート１１Ａが固定される吸着治具１２Ａ（吸着プレート）とを備えている。

吸着ヘッド１０Ａでは、吸着シート１１Ａには、グリッド状に配置（図３では、７×７）された複数のシート孔１１ｃがまとまって吸着エリアＧをなし、更に吸着エリアＧがマトリクス配置（図３では、３×３）に形成されている。また、吸着シート１１Ａが固定される吸着治具１２Ａには、マトリクス配置（図４では、３×３）された吸着エリアＧのシート孔１１ｃのそれぞれと連通する複数の治具孔１２ｃ（図４では、１つの吸着エリアＧで７×７）が形成されている。

この吸着ヘッド１０Ａでは、各吸着エリアＧにおいて、はんだボール１０２がシート孔１１ｃを塞いでシート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃと通じる内部空間１２ｄが吸引装置で吸引されて、複数のＢＧＡ１００が一括して吸着される。このような吸着ヘッド１０Ａの使用方法によれば、ＢＧＡ基板１０１の端部近傍に吸着ヘッド１０Ａの当接領域が確保できないような、ＢＧＡ基板１０１上のはんだボール１０２の実装密度が高い複数のＢＧＡ１００であっても、吸着ヘッド１０は一括で吸着保持することができる。

次に、吸着ヘッド１０Ａの製造方法について図面を参照して説明する。図５に、ピン２０を用いた吸着ヘッド１０Ａの製造方法を説明するための模式的断面（組立図）を示す。ピン２０は、それぞれ連通するシート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃに対して、個別に使用されるものである。このピン２０は、シート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃの径のそれぞれに対応した先端部２０ａ、２０ｂによって段付き状となっている。なお、ピン２０は、段付き状のものでなくても、シート孔１１ｃの径に合わせた先端がストレート状のものを使用することもできる。

まず、吸着シート１１Ａに、所定のピッチ配置となるように、厚さ方向に貫通する複数のシート孔１１ｃ（吸着孔）を孔開け加工によって形成する。また、吸着治具１２Ａに、シート孔１１ｃと同等の配置となるように、厚さ方向に貫通する複数の治具孔１２ｃ（吸着孔）を孔開け加工によって形成する。

続いて、複数の治具孔１２ｃのそれぞれに複数（図５では、三本）のピン２０を差し込み、更に該複数のピン２０をそのまま複数のシート孔１１ｃに差し込んで吸着治具１２Ａと吸着シート１１Ａの位置決めをする。なお、ピン２０の本数は、位置決め精度により増減することもできる。

その後、吸着シート１１Ａの面１１ａに設けられている両面テープ（図示せず）によって、吸着治具１２Ａの固定面１２ａに吸着シート１１Ａを貼り付ける（固定する）。これにより、吸着ヘッド１１Ａが略完成する。

吸着シート１１Ａと吸着治具１２Ａとを位置決めして貼り付ける場合、例えばそれらの平面視の外形で位置決めすることも考えられる。しかしながら、吸着シート１１Ａの外形を基準とすると、シート孔１１ｃと治具孔１２ｃが直接位置決めされず、ずれるおそれが生じる。

そこで、本実施形態のように、吸着治具１２Ａの治具孔１２ｃへピン２０を差し込み、吸着シート１１Ａのシート孔１１ｃと位置合わせすることにより、貼り付け前の位置決め精度を向上することができる。すなわち、ＢＧＡ基板１０１の端部近傍にまではんだボール１０２が基板実装されたＢＧＡ１００を吸着保持することのできる吸着ヘッド１０Ａを提供することができる。このため、吸着治具１２Ａより一回り大きな専用の貼り付け治具を使用することなく、吸着シート１１Ａと吸着治具１２Ａとを位置決めすることができる。また、位置決めに用いたピン２０は、他品種間で共用することもできる。

なお、複数のピン２０を個別ではなく、図６に示すように、プレート２１に複数のピン２０を設けたものを使用することもできる。図６（ａ）は、プレート２１およびピン２０の断面図であり、図６（ｂ）は、プレート２１およびピン２０の平面図である。

［実施形態３］
前記実施形態２では、同じ長さのピン２０を用いた吸着ヘッド１０Ａの製造方法について説明した。本実施形態では、ピン２０（第２ピン）と異なる長さのピン２０Ａ（第１ピン）を用いた吸着ヘッド１０Ａの製造方法について図面を参照して説明する。図７に、ピン２０、２０Ａを用いた吸着ヘッド１０Ａの製造方法を説明するための模式的断面を示す。

図７に示すように、複数のピンのうちピン２０Ａが他のピン２０よりも長いものを用いる。具体的には、ピン２０Ａの先端部２０ａが、ピン２０の先端部２０ａよりも長くなっている。これらピン２０、２０Ａを用いる場合、まず、シート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃの配置中央でピン２０Ａをシート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃに差し込んで吸着治具１２Ａと吸着シート１１Ａの中央の位置決めをする。

続いて、ピン２０Ａを軸にして吸着治具１２Ａと吸着シート１１Ａを相対的に回動させながら、シート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃの配置外周でピン２０をシート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃに差し込んで吸着治具１２Ａと吸着シート１１Ａの全体の位置決めをする。その後、吸着シート１１Ａの面１１ａに設けられている両面テープ（図示せず）によって、吸着治具１２Ａの固定面１２ａに吸着シート１１Ａを貼り付ける（固定する）。これにより、吸着ヘッド１１Ａが略完成する。

これによれば、実装密度が高い複数のはんだボール１０２に対応するシート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃの位置合わせを容易に行うことができる。すなわち、ＢＧＡ基板１０１上のはんだボール１０２の実装密度が高いＢＧＡ１００を吸着保持することのできる吸着ヘッド１０Ａを提供することができる。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、代表的なものの新規な特徴およびこれによって得られる作用、効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。

吸着ヘッド１０は、ＢＧＡ基板１０１上にはんだボール１０２が所定のピッチで実装されたＢＧＡ１００を吸着するものである。この吸着ヘッド１０は、ＢＧＡ１００を吸着する側に設けられる吸着シート１１と、吸着シート１１と重ねられ、内部空間１２ｄが設けられた吸着治具１２とを備えている。ここで、吸着シート１１は、吸着治具１２より弾性力が高い。また、吸着シート１１には、はんだボール１０２と同等のピッチで配置され、厚さ方向に貫通する複数のシート孔１１ｃが形成されている。また、吸着治具１２には、複数のシート孔１１ｃのそれぞれと連通し、内部空間１２ｄと連通する複数の治具孔１２ｃが形成されている。そして、はんだボール１０２がシート孔１１ｃを塞いでシート孔１１ｃおよび治具孔１２ｃと通じる内部空間１２ｄが吸引装置で吸引されて、ＢＧＡ１００が吸着される。

これによれば、ＢＧＡ基板１０１の端部近傍に吸着ヘッド１０の当接領域が確保できないような、ＢＧＡ基板１０１上のはんだボール１０２の実装密度が高いＢＧＡ１００であっても、はんだボール１０２を吸引することで、吸着ヘッド１０はＢＧＡ１００を吸着保持することができる。

さらに、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

前記実施形態では、半導体装置としてＢＧＡ１００、基板としてＢＧＡ基板１０１、実装部品としてはんだボール１０２に適用した場合について説明した。これに限らず、半導体装置として半導体チップ、基板として半導体基板（例えば、Ｓｉ基板）、実装部品としてはんだボールに適用することも考えられる。また、半導体装置として半導体パッケージ、基板として配線基板、実装部品として電子部品（例えば、半導体チップ、チップコンデンサなど）に適用することも考えられる。

また、前記実施形態では、はんだボール１０２の大きさよりシート孔１１ｃの径が小さい場合について説明した。これに限らず、吸着ヘッド１０は、はんだボール１０２の大きさよりもシート孔１１ｃの径を大きくした構成とし、はんだボール１０２を包んだ吸着シート１１がＢＧＡ基板１０１と当接して、ＢＧＡ１００を吸着することも考えられる。

また、前記実施形態では、複数のピン２０を用いて吸着治具１２Ａと吸着シート１１Ａの位置決めをした場合について説明した。この場合、ピン２０が少なくとも２本あれば、例えば、中央の治具孔１２ｃおよびシート孔１１ｃと、端部近傍側の治具孔１２ｃおよびシート孔１１ｃとの二箇所にピン２０を用いて、吸着治具１２Ａと吸着シート１１Ａの位置決めをすることができる。

１０吸着ヘッド
１１吸着シート
１１ｃシート孔
１２吸着治具
１２ｃ治具孔
１２ｄ開口空間
１００ＢＧＡ（半導体装置）
１０１ＢＧＡ基板
１０２はんだボール（実装部品）

Claims

基板上に複数のはんだボールがグリッド状に実装された半導体装置を吸着する半導体製造装置用吸着ヘッドであって、
前記半導体装置を吸着する側に設けられる吸着シートと、
前記吸着シートと重ねられ、内部空間が設けられた吸着治具とを備え、
前記吸着シートは、前記吸着治具より弾性力が高く、
前記吸着シートには、前記はんだボールよりも径が小さく、前記複数のはんだボールのピッチ配置に対応するピッチ配置で、厚さ方向に貫通する複数のシート孔が前記複数のはんだボールの数量以下で形成され、
前記吸着治具には、前記複数のシート孔のそれぞれと連通し、前記内部空間と連通する複数の治具孔が形成され、
前記複数のはんだボールが前記複数のシート孔を塞いで前記複数のシート孔および前記複数の治具孔と通じる前記内部空間が吸引装置で吸引されて、前記半導体装置が吸着されることを特徴とする半導体製造装置用吸着ヘッド。
請求項１記載の半導体製造装置用吸着ヘッドにおいて、
前記吸着シートには、前記複数のシート孔がまとまって吸着エリアが形成され、更に該吸着エリアどうしがマトリクス配置され、
前記吸着治具には、マトリクス配置された前記吸着エリアの各前記シート孔と連通する前記治具孔が各々形成され、
複数の前記半導体装置が、マトリクス配置された前記吸着エリアのそれぞれで吸着されることを特徴とする半導体製造装置用吸着ヘッド。
半導体製造装置用吸着ヘッドの製造方法であって、
（ａ）吸着シートに、所定のピッチ配置となるように、厚さ方向に貫通する複数のシート孔を形成する工程と、
（ｂ）内部空間が設けられた吸着治具に、前記シート孔と同等の配置となるように、前記内部空間の底部で厚さ方向に貫通する複数の治具孔を形成する工程と、
（ｃ）前記複数の治具孔に複数のピンを差し込み、更に該複数のピンをそのまま前記複数のシート孔に差し込んで前記吸着治具と前記吸着シートの位置決めをした後、前記吸着治具に前記吸着シートを貼り付ける工程と
を含むことを特徴とする半導体製造装置用吸着ヘッドの製造方法。
半導体製造装置用吸着ヘッドを用いて基板上に複数のはんだボールがグリッド状に実装された半導体装置を吸着する半導体装置の吸着方法であって、
前記半導体製造装置用吸着ヘッドは、
前記半導体装置を吸着する側に設けられる吸着シートと、
前記吸着シートと重ねられ、内部空間が設けられた吸着治具とを備え、
前記吸着シートは、前記吸着治具より弾性力が高く、
前記吸着シートには、前記はんだボールよりも径が小さく、前記複数のはんだボールのピッチ配置に対応するピッチ配置で、厚さ方向に貫通する複数のシート孔が前記複数のはんだボールの数量以下で形成され、
前記吸着治具には、前記複数のシート孔のそれぞれと連通し、前記内部空間と連通する複数の治具孔が形成され、
（ａ）前記シート孔を前記複数のはんだボールで塞ぐように、前記複数のはんだボールに前記吸着シートを当接させる工程と、
（ｂ）前記シート孔および前記治具孔と通じる前記内部空間を吸引装置で吸引して減圧空間を形成して、前記複数のはんだボールを介して前記半導体装置を吸着する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の吸着方法。